CN218743490U - 一种石墨座自动清洗设备 - Google Patents

Abstract

本申请公开了一种石墨座自动清洗设备，包括子弹头孔清洗装置、端面清洗装置、外周清洗装置、转移装置和搬运机器人，所述子弹头孔清洗装置用于清洗石墨座的子弹头孔，所述端面清洗装置用于清洗石墨座子弹头孔所在的端面，所述外周清洗装置用于清洗石墨座的外圆周，所述转移装置运行于端面清洗装置和外周清洗装置之间，用于实现石墨座在上述两个清洗装置上的转移，所述搬运机器人用于将待清洗的石墨座搬运至子弹头孔清洗装置处，并将清洗子弹头孔后的石墨座转运至端面清洗装置上，最后又将清洗外圆周后的石墨座从外周清洗装置上取出。本申请的自动清洗设备不仅提高了石墨座的清洗效率，同时也提高了石墨座的清洗质量。

Description

一种石墨座自动清洗设备

技术领域

本申请涉及多晶硅生产技术领域，具体涉及一种石墨座自动清洗设备。

背景技术

随着工业自动化、智能化的转变及多晶硅行业迅速发展，降低生产成本成为了企业目前主要的竞争优势之一。石墨座是多晶硅生产过程中，还原工艺需要使用的结构件之一，还原工艺每次产品出炉后都需要将所有的石墨座进行清理，然后循环使用。

目前，石墨座的清洗主要依靠人工进行完成，由工人对石墨座进行敲击，使石墨座上吸附的硅粉等杂质脱离石墨座。而人工清洗不仅存在效率低下的问题，同时石墨座清洗的破损率也较高，每个石墨座平均重复使用10炉次便破损严重无法继续使用，无形之中增加了企业的生产成本，并且清洗过程中产生的粉尘也给工人增加了职业病风险。

发明内容

为了解决上述现有技术中存在的问题和不足，本申请提出了一种石墨座自动清洗设备，针对石墨座不同表面的清理需求，设计了三个自动清洗装置，实现了石墨座的自动清洗，不仅提高了清洗效率，同时也提高了石墨座的清洗质量。

为了实现上述发明目的，本申请的技术方案如下：

一种石墨座自动清洗设备，包括子弹头孔清洗装置、端面清洗装置、外周清洗装置、转移装置以及搬运机器人，所述子弹头孔清洗装置用于清洗石墨座的子弹头孔，所述端面清洗装置用于清洗石墨座子弹头孔所在的端面，所述外周清洗装置用于清洗石墨座的外圆周，所述转移装置运行于端面清洗装置和外周清洗装置之间，用于实现石墨座在上述两个清洗装置上的转移，所述搬运机器人用于将待清洗的石墨座搬运至子弹头孔清洗装置处，并将清洗子弹头孔后的石墨座转运至端面清洗装置上，最后又将清洗外圆周后的石墨座从外周清洗装置上取出。

作为优选地，所述子弹头孔清洗装置包括第三伺服电机以及设置在第三伺服电机输出轴上的子弹头孔刮刀。

作为优选地，所述子弹头孔刮刀设置在清洗箱内，第三伺服电机固定设置在清洗箱的底部。

作为优选地，所述端面清洗装置、外周清洗装置以及转移装置容纳在工作台柜中。

作为优选地，所述端面清洗装置包括第一伺服电机、第一固定工装、端面车刀、端面车刀进给机构和端面车刀竖直位移驱动机构，所述第一伺服电机（202）固定设置在工作台柜内的水平安装板上，第一固定工装设置在第一伺服电机的输出轴上，所述端面车刀设置在端面车刀进给机构上，端面车刀进给机构设置在端面车刀竖直位移驱动机构上，端面车刀竖直位移驱动机构设置在工作台柜内的竖直安装板上。

作为优选地，所述外周清洗装置包括第二伺服电机和第二固定工装、外圆周车刀、外圆周车刀进给机构和外圆周车刀竖直位移驱动机构，所述第二伺服电机设置在在工作台柜内的水平安装板上，第二固定工装设置在第二伺服电机的输出轴上，所述外圆周车刀设置在外圆周车刀进给机构上，外圆周车刀进给机构设置在外圆周车刀竖直位移驱动机构上，外圆周车刀竖直位移驱动机构设置在工作台柜内的竖直安装板上。

作为优选地，所述转移装置包括夹爪、夹爪水平位移驱动机构、夹爪竖直位移驱动机构以及夹爪进给机构，所述夹爪设置在夹爪竖直位移驱动机构上，夹爪竖直位移驱动机构设置在夹爪进给机构上，夹爪进给机构设置在夹爪水平位移驱动机构上，夹爪水平位移驱动机构设置在工作台柜的顶板上。

作为优选地，所述石墨座自动清洗设备还包括第一压紧机构和第二压紧机构，两个压紧机构分别位于第一固定工装和第二固定工装的上方。

作为优选地，所述第一压紧机构和第二压紧机构结构相同，包括压紧气缸以及设置在压紧气缸活塞杆端部的压紧工装，所述压紧气缸设置在工作台柜的顶板上。

本申请的有益效果：

（1）本申请提出了一种石墨座自动清洗设备，针对石墨座不同表面的清理需求，设计了三个自动清洗装置，在上述三个清洗装置上能够实现石墨座的自动清洗，不仅提高了清洗效率，同时也提高了石墨座的清洗质量。

（2）本申请在清洗石墨座的端面和外周面时，在石墨座的顶端设置有压紧装置，该压紧装置将石墨座抵在相应的工装上，能够防止在清洗过程中，石墨座因旋转产生的离心力而从工装上甩出，造成不必要的安全事故。

（3）本申请中，石墨座的子弹头孔清洗、端面清洗以及外周面清洗均在相对密封的箱体或操作柜中执行，能够尽可能减少对现场工作环境的污染，降低对现场工作人员的身体伤害。

附图说明

本申请的前述和下文具体描述在结合以下附图阅读时变得更清楚，附图中：

图1为本申请自动清洗设备布局俯视图；

图2为本申请自动清洗设备布局侧视图；

图3为本申请子弹头孔清洗装置内部结构主视图；

图4为本申请工作台柜内部结构主视图；

图5为本申请工作台柜内部结构左视图；

图6为本申请工作台柜内部结构右视图；

图7为本申请转移装置俯视图；

图8为本申请转移装置主视图；

图9为本申请转移装置侧视图

图10为本申请车刀进给机构和车刀竖直位移机构示意图。

附图中：

1、子弹头孔清洗装置；2、端面清洗装置；3、外周清洗装置；4、转移装置；5、搬运机器人；6、第一压紧机构；7、第二压紧机构；8、清洗箱；9、工作台柜；10、压紧气缸；11、压紧工装；12、置物架；20、竖直位移驱动电机；21、竖直丝杆座；22、竖直丝杆；23、竖直螺母；30、进给电机；31、水平丝杆座；32、水平丝杆；33、水平螺母；40、夹爪水平位移气缸；41、夹爪水平位移滑轨；42、夹爪水平位移滑块；43、夹爪水平位移气缸安装板；44、夹爪进给气缸；45、夹爪进给滑轨；46、夹爪进给滑块；47、夹爪进给气缸安装板；48、夹爪竖直位移气缸；49、夹爪竖直位移气缸安装板；101、第三伺服电机；102、子弹头孔刮刀；201、第一伺服电机；202、第一固定工装；203、端面车刀；204、端面车刀进给机构；205、端面车刀竖直位移驱动机构；301、第二伺服电机；302、第二固定工装；303、外圆周车刀；304、外圆周车刀进给机构；305、外圆周车刀竖直位移驱动机构；401、夹爪；402、夹爪水平位移驱动机构；403、夹爪竖直位移驱动机构；404、夹爪进给机构；

具体实施方式

为了使本领域的技术人员更好地理解本申请中的技术方案，下面将通过几个具体的实施例来进一步说明实现本申请发明目的的技术方案，需要说明的是，本申请要求保护的技术方案包括但不限于以下实施例。基于本申请中的实施例，本领域技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都应当属于本申请保护的范围。

目前，多晶硅生产过程中，石墨座的清洗主要依靠人工进行完成，工人对石墨座进行敲击，使石墨座上吸附的硅粉等杂质脱离石墨座。而上述人工清洗的方式不仅存在效率低下的问题，同时石墨座清洗的破损率也较高，每个石墨座平均重复使用10炉次便破损严重无法继续使用，并且清洗过程中产生的粉尘也给工人增加了职业病风险。

基于此，本实施例提供了一种石墨座自动清洗设备，针对石墨座不同表面的清理需求，设计三个清洗装置配合搬运机器人结构，实现了石墨座的自动清洗，不仅提高了清洗效率，同时也提高了石墨座的清洗质量。

在本实施例中，首先需要说明的是，石墨座的具体结构可以参照公开号为CN212895085U的实用新型专利，石墨座沿轴线方向一共设置有两个孔，其中一个是子弹头孔，另一个是电极孔，两个孔都是圆台孔，但是大小略有不同。

本实施例公开了一种石墨座自动清洗设备，参照说明书附图1、附图2和附图4，所述自动清洗设备包括搬运机器人5以及设置在搬运机器人5周围的子弹头孔清洗装置1、端面清洗装置2、外周清洗装置3和转移装置4，其中；

所述子弹头孔清洗装置1用于清洗石墨座的子弹头孔；

所述端面清洗装置2用于清洗石墨座子弹头孔所在的端面；

所述外周清洗装置3用于清洗石墨座的外圆周；

所述转移装置4运行于端面清洗装置2和外周清洗装置3之间，用于实现石墨座在上述两个清洗装置上的转移；

所述搬运机器人5的末端安装有夹具，用于将待清洗的石墨座搬运至子弹头孔清洗装置1处，首先完成石墨座子弹头孔的清洗，然后将清洗子弹头孔后的石墨座转运至端面清洗装置2上，搬运机器人5最后又将清洗外圆周后的石墨座从外周清洗装置3中取出，至此完成整个石墨座的清洗工作。

在本实施例中，需要说明的是，搬运机器人5的结构属于现有技术，不是本申请的发明创新，在此不再赘述；在本实施例中，所述搬运机器人5的一侧还设置有电气控制柜。

在本实施例中，还需要说明的是，端面清洗装置2和外周清洗装置3的位置以及两者之间的清洗顺序是可以互换。

在清洗石墨座时，搬运机器人5抓取位于置物架12上存放的待清洗的石墨座，将待清洗石墨座搬运至子弹头孔清洗装置1处，对石墨座的子弹头孔进行清洗，在整个子弹头孔清洗过程中，搬运机器人5一直将石墨座夹住，作为石墨座的支撑装置；进一步地，石墨座子弹头孔清洗完成后，搬运机器人5将石墨座放置在端面清洗装置2上，然后放开石墨座，石墨座在端面清洗装置2上完成端面清洗，接着转移装置4将端面清洗装置2上的石墨座搬运转移至外周清洗装置3上，石墨座在外周清洗装置3上完成整个外圆周的清洗，最后搬运机器人3将外圆周清洗完成的石墨座从外周清洗装置3上取下，至此完成整个石墨座的清洗工序。

实施例2

本实施例公开了一种石墨座自动清洗设备，在实施例1的基础上，本实施例对子弹头孔清洗装置1、端面清洗装置2、外周清洗装置3和转移装置4做出了进一步的限定，具体如下。

参照说明书附图3，所述子弹头孔清洗装置1包括第三伺服电机101和子弹头孔刮刀102，子弹头孔刮刀102通过刮刀转轴与第三伺服电机101输出轴连接，第三伺服电机101设置在第三伺服电机安装基座上。第三伺服电机101转动，带动子弹头孔刮刀102转动，搬运机器人5抓取待清洗的石墨座，让待清洗石墨座的子弹头孔与子弹头孔刮刀102接触，刮刀对石墨座的子弹头孔进行打磨，将子弹头孔内附着的硅料刮掉，从而完成子弹头孔的清洗。

进一步地，所述子弹头孔清洗装置还包括清洗箱8，清洗箱8和第三伺服电机101设置在第三伺服电机安装基座上，并且第三伺服电机101位于清洗箱8的下方，子弹头孔刮刀102设置在清洗箱8内部，第三伺服电机101的输出轴通过刮刀转轴与清洗箱8内的子弹头孔刮刀102连接，清洗箱8上设置有供搬运机器人5抓取石墨座进出的进料口。本实施例将石墨座的子弹头孔清洗工序设置在相对密封的清洗箱8中进行，能够避免清洗过程中，清洗掉落的硅料直接暴露在空气中，因此不仅能够减少对工作环境的污染，同时还能降低对现场工作人员的身体伤害。

参照说明书附图4-附图6，所述端面清洗装置2以及外周清洗装置3容纳在工作台柜9中，工作台柜9内设置有水平安装板和竖直安装板，端面清洗装置2以及外周清洗装置3的具体结构如下。

所述端面清洗装置2包括第一伺服电机201、第一固定工装202、端面车刀203、端面车刀进给机构203和端面车刀竖直位移驱动机构204，所述第一伺服电机201固定设置在工作台柜9内的水平安装板上，第一固定工装202与第一伺服电机201的输出轴连接，由第一伺服电机201驱动转动；所述端面车刀203位于第一固定工装202的后方，具体的，端面车刀203设置在端面车刀进给机构204上，端面车刀进给机构204又设置在端面车刀竖直位移驱动机构205上，端面车刀竖直位移驱动机构205安装在工作台柜9内的竖直安装板上，端面车刀竖直位移驱动机构205带动端面车刀进给机构204在竖直平面内上下往复运动，端面车刀进给机构204驱动端面车刀203向着第一固定工装202的方向前后往复运动，从而实现石墨座端面的清洗；所述竖直安装板上设置有供端面车刀203穿过的第一开口。

在本实施例中，需要说明的是，第一固定工装202为支撑轴，支撑轴的形状与石墨座电极孔的形状相适配，石墨座在清洗端面时，支撑轴设置在石墨座的电极孔内，从而实现石墨座的固定定位。

所述外周清洗装置3包括第二伺服电机301和第二固定工装302、外圆周车刀303、外圆周车刀进给机构304和外圆周车刀竖直位移驱动机构305，所述第二伺服电机301设置在在工作台柜9的水平安装板上，第二固定工装302与第二伺服电机301的输出轴连接，由第二伺服电机301驱动转动；所述外圆周车刀303位于第二固定工装302的后方，具体的，所述外圆周车刀303设置在外圆周车刀进给机构304上，外圆周车刀进给机构304设置在外圆周车刀竖直位移驱动机构305上，外圆周车刀竖直位移驱动机构305设置在工作台柜9内的竖直安装板上，外圆周车刀竖直位移驱动机构305带动外圆周车刀进给机构304在竖直平面内上下往复运动，外圆周车刀进给机构304驱动外圆周车刀303向着第二固定工装302的方向前后往复运动，从而实现石墨座外圆周面的清洗；所述竖直安装板上设置有供外圆周车刀303穿过的第二开口。

在本实施例中，需要说的是，第一固定工装202和第二固定工装302结构相同，均为支撑轴，支撑轴的形状与石墨座电极孔的形状相适配，石墨座在清洗端面和外圆周面时，支撑轴设置在石墨座的电极孔内，从而实现石墨座的固定定位。

在本实施例中，需要说明的是，端面车刀竖直位移驱动机构205、端面车刀进给机构204、外圆周车刀竖直位移驱动机构305以及外圆周车刀进给机构304的结构基本是相同的，均为丝杆螺母的传动结构。具体的，参照说明书附图10，所述端面车刀竖直位移驱动机构205和外圆周车刀竖直位移驱动机构305均包括竖直位移驱动电机20和竖直丝杆座21、竖直丝杆22以及竖直螺母23，竖直位移驱动电机20固定设置在竖直安装板上，竖直丝杆22设置在竖直丝杆座21上，竖直螺母23螺纹套设在竖直丝杆22上，竖直位移驱动电机20的输出端与竖直丝杆22连接；所述端面车刀进给机构204和外圆周车刀进给机构205均包括进给电机30、水平丝杆座31、水平丝杆32和水平螺母33，进给电机30以及水平丝杆座31通过角钢设置在竖直螺母23上，水平丝杆32设置在水平丝杆座31上，水平螺母33螺纹套设在水平丝杆32上，所述进给电机30的输出端与水平丝杆31连接，车刀通过安装座对应设置在水平螺母33上。

参照说明书附图4-附图6，所述转移装置4设置在工作台柜8中，并且位于端面清洗装置2和外周清洗装置3的上方，包括夹爪401、夹爪水平位移驱动机构402、夹爪竖直位移驱动机构403以及夹爪进给机构404，所述夹爪401设置在夹爪竖直位移驱动机构403上，夹爪竖直位移驱动机构403设置在夹爪进给机构404上，夹爪进给机构404设置在夹爪水平位移驱动机构402上，夹爪水平位移驱动机构402设置在工作台柜9的顶板上。

在本实施例中，所述夹爪包括夹爪本体以及驱动夹爪开合的夹爪驱动机构，夹爪为现有技术，不是本申请的发明创新。

在本实施例中，需要说明的是，参照说明书附图7-附图9，夹爪水平位移驱动机构402包括夹爪水平位移气缸40、夹爪水平位移滑轨41、夹爪水平位移滑块42和夹爪水平位移气缸安装板43，夹爪进给机构404包括夹爪进给气缸44、夹爪进给滑轨45、夹爪进给滑块46和夹爪进给气缸安装板47，夹爪竖直位移驱动机构403包括夹爪竖直位移气缸48和夹爪竖直位移气缸安装板49。其中，夹爪水平位移气缸40通过夹爪水平位移气缸安装板43与工作台柜9的顶板连接，夹爪水平位移滑轨41固定在夹爪水平位移气缸安装板43上，夹爪水平位移滑块42固定在夹爪进给气缸安装板47上，夹爪水平位移滑块42与夹爪水平位移滑轨41滑动连接；所述夹爪进给气缸44和夹爪进给滑轨45安装在夹爪进给气缸安装板47上，夹爪进给滑块46安装在夹爪竖直位移气缸安装板49上，夹爪进给滑块46与夹爪进给滑轨45滑动连接，所述夹爪竖直位移气缸48固定在夹爪竖直位移气缸安装板49上，夹爪竖直位移气缸49的输出端部与夹爪401连接。

在本实施例中，还需要说明的是，夹爪水平位移驱动机构402和夹爪进给机构404还可以是滑台气缸结构。其中，夹爪水平位移驱动机构402包括水平位移滑台气缸，夹爪进给机构404包括进给滑台气缸，夹爪竖直位移驱动机构403包括竖直位移气缸，水平位移滑台气缸设置在工作台柜9的顶板上，进给滑台气缸设置水平滑台气缸的滑台上，竖直位移气缸设置在进给滑台气缸的滑台上，夹爪设置在竖直位移气缸的输出端部。

搬运机器人5将子弹头孔清洗完成的石墨座从子弹头孔清洗装置1取下后，首先将石墨座翻转180度，使石墨座的子弹头孔朝上，然后将石墨座放置在第一固定工装202上，第一固定工装202在第一伺服电机201的带动下转动，进而带动第一固定工装202上的石墨座转动，端面车刀竖直位移驱动机构205带动端面车刀进给机构204以及端面车刀203下降，接着端面车刀进给机构204带动端面车刀203朝着石墨座的端面前进，端面车刀203作用在石墨座的端面，对端面进行打磨，将附着的硅料刮落，完成端面的清洗；端面清洗完成后，夹爪401在夹爪进给机构404、夹爪竖直位移驱动机构403以及夹爪水平位移驱动机构402的作用下，将第一固定工装202上的石墨座取下转运至第二固定工装302上，第二固定工装302在第二伺服电机301的驱动下转动，进而带动石墨座转动，同理，外圆周车刀303在外圆周车刀竖直位移驱动机构305和外圆周车刀进给机构304的带动下，向着石墨座的外圆周运动，外圆周车刀303作用在石墨座的外圆周上，完成外圆周附着硅料的清理，清理完成后，搬运机器人5将第二固定工装302上的石墨座取出，至此完成整个石墨座的清理工作。

进一步地，为了保证石墨座在端面清洗以及外圆周清洗时的安全性，保证在转动过程中不被甩出，在本实施例中，所述第一固定工装202和第二固定工装302的上方还设置有第一压紧机构6和第二压紧机构7，第一压紧机构6和第二压紧机构7的结构相同，均包括压紧气缸10以及设置在压紧气缸10端部的压紧工装11，所述压紧工装11为压紧轴，压紧轴的形状与石墨座子弹头孔的形状相适配，石墨座在清洗端面和外圆周时，压紧轴插设在石墨座的子弹头孔内，从而实现石墨座的压紧定位。

以上所述，仅是本申请的较佳实施例，并非对本申请做任何形式上的限制，凡是依据本申请的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化，均落入本申请的保护范围之内。

Claims (9)

1.一种石墨座自动清洗设备，其特征在于，包括子弹头孔清洗装置（1）、端面清洗装置（2）、外周清洗装置（3）、转移装置（4）以及搬运机器人（5），所述子弹头孔清洗装置（1）用于清洗石墨座的子弹头孔，所述端面清洗装置（2）用于清洗石墨座子弹头孔所在的端面，所述外周清洗装置（3）用于清洗石墨座的外圆周，所述转移装置（4）运行于端面清洗装置（2）和外周清洗装置（3）之间，用于实现石墨座在上述两个清洗装置上的转移，所述搬运机器人（5）用于将待清洗的石墨座搬运至子弹头孔清洗装置（1）处，并将清洗子弹头孔后的石墨座转运至端面清洗装置（2）上，最后又将清洗外圆周后的石墨座从外周清洗装置上取出。

2.根据权利要求1所述的一种石墨座自动清洗设备，其特征在于，所述子弹头孔清洗装置（1）包括第三伺服电机（101）以及设置在第三伺服电机（101）输出轴上的子弹头孔刮刀（102）。

3.根据权利要求2所述的一种石墨座自动清洗设备，其特征在于，所述子弹头孔刮刀（102）设置在清洗箱（8）内，第三伺服电机（101）固定设置在清洗箱（8）的底部。

4.根据权利要求1所述的一种石墨座自动清洗设备，其特征在于，所述端面清洗装置（2）、外周清洗装置（3）以及转移装置（4）设置在工作台柜（9）中。

5.根据权利要求4所述的一种石墨座自动清洗设备，其特征在于，所述端面清洗装置（2）包括第一伺服电机（201）、第一固定工装（202）、端面车刀（203）、端面车刀进给机构（204）和端面车刀竖直位移驱动机构（205），所述第一伺服电机（201）固定设置在工作台柜（9）内的水平安装板上，第一固定工装（202）设置在第一伺服电机（201）的输出轴上，所述端面车刀（203）设置在端面车刀进给机构（204）上，端面车刀进给机构（204）设置在端面车刀竖直位移驱动机构（205）上，端面车刀竖直位移驱动机构（205）设置在工作台柜（9）内的竖直安装板上。

6.根据权利要求4所述的一种石墨座自动清洗设备，其特征在于，所述外周清洗装置（3）包括第二伺服电机（301）和第二固定工装（302）、外圆周车刀（303）、外圆周车刀进给机构（304）和外圆周车刀竖直位移驱动机构（305），所述第二伺服电机（301）设置在工作台柜（9）内的水平安装板上，第二固定工装（302）设置在第二伺服电机（301）的输出轴上，所述外圆周车刀（303）设置在外圆周车刀进给机构（304）上，外圆周车刀进给机构（304）设置在外圆周车刀竖直位移驱动机构（305）上，外圆周车刀竖直位移驱动机构（305）设置在工作台柜（9）内的竖直安装板上。

7.根据权利要求4所述的一种石墨座自动清洗设备，其特征在于，所述转移装置（4）包括夹爪（401）、夹爪水平位移驱动机构（402）、夹爪竖直位移驱动机构（403）以及夹爪进给机构（404），所述夹爪（401）设置在夹爪竖直位移驱动机构（403）上，夹爪竖直位移驱动机构（403）设置在夹爪进给机构（404）上，夹爪进给机构（404）设置在夹爪水平位移驱动机构（402）上，夹爪水平位移驱动机构（402）设置在工作台柜（9）的顶板上。

8.根据权利要求4所述的一种石墨座自动清洗设备，其特征在于，所述石墨座自动清洗设备还包括第一压紧机构（6）和第二压紧机构（7），两个压紧机构分别位于第一固定工装（202）和第二固定工装（302）的上方。

9.根据权利要求8所述的一种石墨座自动清洗设备，其特征在于，所述第一压紧机构（6）和第二压紧机构（7）结构相同，包括压紧气缸（10）以及设置在压紧气缸（10）活塞杆端部的压紧工装（11），所述压紧气缸（10）设置在工作台柜（9）的顶板上。

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